切換到寬版
  • 廣告投放
  • 稿件投遞
  • 繁體中文
    • 1014閱讀
    • 0回復

    [分享]用于產(chǎn)生矩形漫射分布(平頂)的衍射光學元件的優(yōu)化 [復制鏈接]

    上一主題 下一主題
    離線infotek
     
    發(fā)帖
    5495
    光幣
    21639
    光券
    0
    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2021-04-29

    本例設計用于產(chǎn)生矩形平頂光的衍射擴散器

    關鍵詞:衍射光學,衍射光學元件,擴散器,平頂光

    所需工具箱:Diffractive Optics Toolbox Basic

    相關TutorialsDO.1; DO.3; DO.8\

    建模任務

    建模任務

    照射光束參數(shù)Ø        波長632.8nm

    Ø        激光束直徑(1/e2:700um

    建模任務

    要得到的輸出場參數(shù)Ø          直徑:1。

    Ø        分辨率:<=0.03

    Ø        效率:>70%

    Ø        雜光:<20%

    創(chuàng)建新的對話編輯器

    Ø        Regular Shape Diffuse對話編輯器可以用于產(chǎn)生線形,圓形和矩形平頂光

    Ø        點擊主菜單中Regular Shape Diffuser 創(chuàng)建一個新的對話編輯器

    照射光束定義

    Ø        點擊Next按鈕開始照射光束的定義

    照射光束定義

    Ø      本頁中可以修改照射光束的直徑和發(fā)散角的定義

    Ø        選擇1/e2光腰直徑,發(fā)散全角

    Ø        點擊Next

    照射光束的定義

    Ø        在這個頁面照射光束可以定義

    Ø        VirtualLab總假定一個高斯光束

    Ø        輸入波長632.8nm

    Ø        選擇光腰輸入700um*700um

    Ø        點擊Next

    光學系統(tǒng)裝置的定義

    Ø        在本頁面,可以選擇基本的光學裝置

    Ø        這個對話編輯器支持1f/2f-裝置,傍軸遠場和角譜

    Ø        對于1f/2f-裝置或傍軸遠場進一步的參數(shù)需要在后續(xù)的頁面中定義

    Ø        選擇角譜裝置并點擊Next

    定義所要得到的輸出場

    Ø        該對話編輯器可以設計用于產(chǎn)生平頂光和線形的擴散器

    Ø        選擇2D Top Hat

    Ø        選擇Rectangular Shape

    Ø        點擊Next

    定義所要得到的輸出場

    Ø        指定Top Hat Diameter 1。*1。

    Ø        Top Hat Resolution設置為0.03*0.03

    Ø        因為最大雜光小于20%Limit intensity of Stray Light 要選中。Maximum Relative Stray Light Intensity設置為15% .

    定義輸出光場直徑

    Ø        衍射擴散器一般不會衍射所有在想得到圖樣里的光線

    Ø        雜光將被衍射到更大的衍射角

    Ø        在目標平面上要有額外空間用于雜光

    Ø        目標平面上的輸出場的總直徑可以看到,在Manual Mode用戶可自定義調(diào)整.

    選擇優(yōu)化函數(shù)

    Ø        在該頁面下,可以選擇優(yōu)化函數(shù)

    Ø        可以不選優(yōu)化函數(shù)記錄(Logging)以便加速優(yōu)化

    定義擴散器孔徑

    Ø        設置擴散器Aperture ShaperectangularAperture Diameter1.4*1.4mm.

    Ø        孔徑直徑應該是大約是照射光束1/e2直徑的2-3倍.

    定義DOE的傳輸參數(shù)

    Ø        VirtualLab將優(yōu)化擴散器傳輸.

    Ø       第二步,計算高度分部.更多詳細說明可以查看Tutorial DO.8.

    Ø        選擇Phase-Only Transmission.

    Ø        選中Transmission Contains Discrete Levels.

    Ø        設置Number of Phase Level 2.

    定義DOE傳輸參數(shù)

    Ø        像素尺寸和擴散器傳輸周期可以自動計算

    Ø        設置Pixel Size Increment10nmMinimum Pixel Size1um。

    Ø        Pixel Size Increment指明步長,其中Pixel size可以被電腦改變用于擴散器的構(gòu)造。

    Ø        Expert用戶可以設置user defined pixel size.

    參數(shù)總結(jié)

    Ø        本頁面顯示大部分重要的用戶定義和自動計算得到的參數(shù)。

    Ø        最重要的是所要得到和實現(xiàn)的平頂直徑和分布率。

    Ø        由于指定pixel size increment minimum pixel size可能使想要得到的值無法精確實現(xiàn)。

    接下來的設計步驟

    Ø        對話編輯器的最后一頁面表明接下來設計擴散器的步驟。

       點擊Finish按鈕用于創(chuàng)建Optimization Document 用于優(yōu)化擴散器 并創(chuàng)建Light Path Diagram用于模擬包含擴散器的完整光學系統(tǒng)。

    擴散器優(yōu)化

    Ø        改變

    Optimization Document

    Ø        設計頁面可以指定每次優(yōu)化步的迭代次數(shù)。

    Ø        點擊Start Design按鈕開始優(yōu)化。

    Ø        SNR Optimization for Quantized Transmission 將自動停止,如果沒有改善的話。所執(zhí)行的可能不是指定的迭代次數(shù)。

    擴散器優(yōu)化

    Ø        擴散器優(yōu)化所花的時間依賴于迭代次數(shù)和像素數(shù)。

    Ø        運行中的優(yōu)化可以通過點擊Stop按鈕來停止。

    Ø        優(yōu)化的全過程在窗口中顯示。

    Ø        當前優(yōu)化步由灰色標志。當前步的過程顯示在progress bar.

    擴散器優(yōu)化

    Ø        在優(yōu)化結(jié)束后點擊Show按鈕以顯示優(yōu)化后的擴散器傳輸。

    Ø        Set按鈕可以設置其它用戶定義的傳輸?梢杂糜趦(yōu)化的開始點或者進一步分析。

    優(yōu)化后的傳輸

    Ø        優(yōu)化后的傳輸?shù)牡湫拖辔?/font>

    Ø        由于衍射擴散器的優(yōu)化由隨機相位開始。不同的優(yōu)化它們的傳輸相位結(jié)果也是不同的。

    擴散器系統(tǒng)分析

    優(yōu)化結(jié)束后轉(zhuǎn)到Analysis頁面以計算優(yōu)化函數(shù)

    擴散器系統(tǒng)分析

    Ø        選擇想要得到的優(yōu)化函數(shù)用于評估輸出光場

    Ø        反選Show Output Field。將用Light Path Diagram模擬輸出光場。

    Ø        點擊Recalculate按鈕評估優(yōu)化函數(shù)值。

    擴散器系統(tǒng)分析

    Ø        優(yōu)化函數(shù)的值將顯示在marked tableØ        由于優(yōu)化開始時隨機的傳輸相位,不同優(yōu)化對應的優(yōu)化函數(shù)值是不同的。

    Ø        優(yōu)化要重復幾次,最優(yōu)的優(yōu)化函數(shù)值的傳輸將被保留

    光路徑

    模擬結(jié)果

    結(jié)論 Ø        VirtualLab輔助用戶設計用于產(chǎn)生線分布或平頂光分布的衍射光學元件  輔助設計的步驟能夠使在衍射光學中缺少經(jīng)驗的光學工程師從當前的發(fā)展中受益QQ:2284816954 備注:光學

     
    分享到